Cocoa is a popular drink for children and contains healthy polyphenols however; a deep brown stain is left when cocoa is spilled over clothes. The main pigments in cocoa are anthocyanins that change in washing solutions with different alkalinity and metals. The removal and color changes in a cocoa s...
Cocoa is a popular drink for children and contains healthy polyphenols however; a deep brown stain is left when cocoa is spilled over clothes. The main pigments in cocoa are anthocyanins that change in washing solutions with different alkalinity and metals. The removal and color changes in a cocoa stain after washing with various pH solutions and water hardness were studied. Alkalinity and the water hardness of washing solutions were important factors for the removal of cocoa stains. The removal of cocoa things in washing solutions without detergent was low (and even became negative after removal and darker) in solutions with a pH 9 and above. The cocoa stain was not removed and only the fabric color faded, although the cocoa stained cloth was washed with Korea tap water that has a pH of 7. The cocoa stain removal in detergent solutions was conspicuously higher than for only water. Even in detergent solutions, the cocoa stain removal decreased as water hardness increased. Cocoa stain removal was more effective and the color dimmest when the stained cloth was washed in a solution without the metal cations, and the bleach added with the detergent at a temperature of $40^{\circ}C$ and for longer than 20 minutes. Effective and economical equipment for tap water softening for a washing machine should be developed and used to improve cocoa stain removal.
Cocoa is a popular drink for children and contains healthy polyphenols however; a deep brown stain is left when cocoa is spilled over clothes. The main pigments in cocoa are anthocyanins that change in washing solutions with different alkalinity and metals. The removal and color changes in a cocoa stain after washing with various pH solutions and water hardness were studied. Alkalinity and the water hardness of washing solutions were important factors for the removal of cocoa stains. The removal of cocoa things in washing solutions without detergent was low (and even became negative after removal and darker) in solutions with a pH 9 and above. The cocoa stain was not removed and only the fabric color faded, although the cocoa stained cloth was washed with Korea tap water that has a pH of 7. The cocoa stain removal in detergent solutions was conspicuously higher than for only water. Even in detergent solutions, the cocoa stain removal decreased as water hardness increased. Cocoa stain removal was more effective and the color dimmest when the stained cloth was washed in a solution without the metal cations, and the bleach added with the detergent at a temperature of $40^{\circ}C$ and for longer than 20 minutes. Effective and economical equipment for tap water softening for a washing machine should be developed and used to improve cocoa stain removal.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 시판되는 코코아 오염포가 세탁 용액의 경도 0 ppm부터 유럽의 세탁 시험 표준 경도인 250 ppm까지, pH변화는 일반적으로 과즙 등의 색소 오구는 산성으로 처리하도록 권유하므로(“Stain removal”, 2011) pH4 부터 일반 세제 사용시의 pH11 까지의 조건에서 세척성, 색상변화와 함께 그 원인을 조사하고 효과적으로 제거할 수 있는 세탁 조건을 제시하고자 한다.
후)안토시아닌으로의복에">안토시아닌으로 의복에 오염되면 짙은 색의 얼룩이 남게 된다. 이 코코아오구를 제거하기 위한 세탁용액의 pH와 경도를 달리하였을 때의 색상 변화와 세척성을 조사하여 다음의 결론을 얻었다.
제안 방법
건조된 코코아 분말은 HNO3: HClO4: HCl = 6: 2: 1 혼합액 9 mL에 0.3 g을 녹여 24시간 동안 방치하고 280°C 이상으로 가열하여 산을 제거한 한 후 남은 용액에서 분말 코코아와 결합한 Ca2+이온과 Mg2+이온의 농도를 AAS(Atomic Absorption Spectrometer, Aanalyst 400, Perkin Elmer)로 측정하였다.
경도가 다른 용액에서 코코아가 흡착하는 경수성분의 농도를 조사하기 위하여, 경도 0 ppm, 60 ppm, 250 ppm의 경수와 pH 4, 7, 9, 11의 용액에 코코아 농도 0.5%가 되도록 가하여 코코아 입자와 경수성분의 반응이 잘되도록 항온진탕기(B 8-51, JEIO Tech)에서 20°C, 120 rpm으로 20분 동안 진탕한 후 여과지(No.2, Avantec)를 사용하여 여과하고 증류수로 충분히 수세한 후 여과된 코코아를 110°C에서 2시간 건조하여 건조된 분말 코코아를 채취하였다.
경수용액에 제올라이트를 첨가 시 용액 중 Ca+2 이온의 농도 변화를 조사하기 위하여 250 ppm 경수에 제올라이트를 0.2, 0.4 g/L 더 첨가하여 20℃에서 60 rpm으로 20분간 교반한 후 0.45 µm micropore filter (Milted)로 여과하여 atomic absorption spectrophotometer(AAS)로 측정하였다.
후)주사 전자현미경(SEM,">주사전자현미경(SEM, S-4200, Hitachi)으로 관측하였다. 또한 경수용액에서 세척하였을 때에 경수 성분이 코코아 오구와의 결합여부를 확인하기 위하여 SEM과 함께 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometer, EX-350 HORIBA)로 오구 부위에서 경수성분을 조사하였다.
코코아 오염포의 세탁은 Launder-o-meter에서 세척병에 5 cm×10 cm로 자른 오염포 1매, 스테인레스 구슬 10개, 세액 100 mL를 넣고 20℃ 또는 40℃에서 20분간 세탁하고 세탁용수와 같은 각각 100 mL의 물로 상온에서 2회 헹군 후 공기 중에서 건조하였다. 세제농도는 세제1은 권장 농도인 1.35 g/L, 세제2는 표백제와 표백활성화제의 농도를 고려하여 1.22 g/L, 표백제는 0.67 g/L로 동일 조건에서 4회 이상 반복 실험하였다.
세척 전 후 포에서 코코아 오구의 부착 상태를 확인하기 위하여 시료를 백금으로 코팅한 후 가속 전압 15 KV, 400배의 배율로 주사전자현미경(SEM, S-4200, Hitachi)으로 관측하였다. 또한 경수용액에서 세척하였을 때에 경수 성분이
후)세탁용수의">세탁 용수의 알칼리도가 오염포의 색상에 미치는 영향을 알아보기 위해서 사용한 완충용액은 0.2 M의 Glycine 500 mL에 pH4는 acetic acid 100 mL, pH 7, pH 9, pH 11은 각각 0.2 M의 NaOH 용액 1 mL, 45 mL, 500 mL를 가하고 총 액량이 2L가 되도록 증류수를 첨가하여 제조하였다.
세탁용수의 pH에 따른 코코아 오염포의 세척성과 색상 변화를 알아보기 위하여 pH 4, 7, 9, 11의 용액에서 세척하였으며, 이때 경도의 영향도 함께 확인하려고 증류수, 우리나라 수도수, 세탁기 시험 시 유럽의 표준 경도인 250 ppm으로 제조한 용액에서 20°C와 40°C에서 세척하였을 때의 세척성은 Fig. 2, CIE a*값과 b*값은 Fig. 3에 제시하였다.
세탁용수의 경도변화는 0, 30, 60, 100, 250 ppm이었으며, 각 경도의 세탁용수 제조방법은 가정용 전자기기의 성능 평가를 위한 IEC 60734를 따랐으며, 이는 실제 물의 경수 성분비율을 모방한 것으로 몰 비로 CaCl2: MgSO4·7H2O: NaHCO3= 3:1: 5.3 이었다.
10과 같다. 제올라이트는 불용성이나 경수 중의 Ca+2이온과 이온교환으로 세척 방해 작용을 감소시키는데, 250 ppm의 물과 250 ppm의 세제1 용액에 제올라이트를 첨가하여 세척성을 비교하였다. 20℃와 40℃의 물에서는 제올라이트를 첨가하면 오히려 세척성이 떨어지는 경향을 나타냈는데 이는 250 ppm의 물은 pH가 5.
코코아 오염포의 세척 전후의 색상 변화는 색차계(Color-Eye 2180, Macbeth)로 D65광원과 10° 관찰자 조건으로 CIEL*a*b*값을 측정하였으며 세척성은 파장 540 nm에서 측정한 K/S 값으로부터 산출하였다.
후)경수의">경수 의 금속성분 즉 Ca+2이온과 Mg+2이온에 따른 세척성의 차이는 없었으며, 20℃에 비하여 40℃의 세척성이 약간 증가하였어도 그 정도는 매우 적었다. 코코아 오염포의 세척성이 매우 낮은 원인을 알아보기 위하여 세탁 전 오염포, 증류수 또는 250 ppm의 경수로 세탁한 후 코코아 오구가 직물에 부착되어있는 형태를 SEM으로 관찰하고 표면에 있는 성분을 조사한 결과를 Fig. 5에 제시하였다. 오염포에서는 비교적 입자의 크기가 큰 코코아가 섬유를
대상 데이터
후)표백 활성화제인">표백활성화제인
TAED가 포함되어 있지 않은 세제2는 (주)청산화학에서 제공받아 사용하였다. 또한 표백제는 주성분이 과탄산나트륨으로 드럼세탁기 전용의 파우더 타입인 옥시크린 드럼(옥시 레킷벤키저)을 사용하였다.
후)경수측정용">경수 측정용 시약(Hach)을 사용하였다. 세제 외에 경수연화 목적으로 제올라이트 4A(Chalco, China)를 따로 사용하였으며 물은 모두 증류 후 이온교환수지를 통과시킨 3차 증류수를 사용하였다.
세제는 시판되는 드럼세탁기 용 파우더 세제(Persil, Henkel)를 사용한 세제 1은 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제, 제올라이트, 효소, 산소계표백제, 표백활성화제 tetraacetylethylenediamine(TAED)이 포함되어있으며, 세제1과 동일 성분이지만 표백제와 표백활성화제인 TAED가 포함되어 있지 않은 세제2는 (주)청산화학에서 제공받아 사용하였다. 또한 표백제는 주성분이 과탄산나트륨으로 드럼세탁기 전용의 파우더 타입인
후)세탁용수의">세탁 용수의 경도조절용의 염화칼슘, 황산 마그네슘 7수화물, 탄산수소나트륨과 pH조절 용의 글리신, 아세트산, 수산화 나트륨은 시약 일급을, 경도 측정에 필요한 0.08 M EDTA, 0.8 M EDTA 용액, 완충용액, 지시약은 경수 측정용 시약(Hach)을 사용하였다. 세제 외에 경수연화 목적으로 제올라이트 4A(Chalco, China)를 따로 사용하였으며 물은 모두 증류 후
오염포로는 IEC 60456의 가정용 세탁기시험에 사용되는 표준 오염포 중의 하나인 면직물의 코코아 오염포(EMPA 112, EMPA Testmaterialien AG)를 사용하였으며, 경수용액에서 코코아가 흡착하는 경수의 양을 알아보기 위하여서는 시판되는 분말 코코아(Hersey, USA)를 사용하였다.
성능/효과
후)끝쪽이">끝 쪽이 pH 11이다. CIE a*값, b*값은 세척성보다는 변화가 적은데, 20℃에서 a*값은 모든 용수에서pH 9의 값이 약간 낮고 b*값은 pH 7의 값이 낮았으며, pH 11에서는 수도수와 심한 경수에서 오염포보다도 a*, b*값이 더 커 색상이 진해짐을 알 수 있었다. 그러므로 코코아 오염포를 pH와 경도가 높은 물만으로 세탁 시에는 색이 더 진해짐을 알 수 있었다.
7과 같다. pH가 증가할수록 양이온인 Ca+2이온과 Mg+2이온의 흡착량이 증가하며, 여기서도 Ca+2이온이 Mg+2이온보다 증가량이 컸다. pH가 증가하면 용액 중 음하전이 커지므로 양이온인 Ca+2, Mg+2이온의 흡착이 많아졌다.
앞에서 살펴본 바와 같이 물만으로 세탁하였을 때의 세척성은 매우 낮으나 세제를 사용하였을 때의 세척성은 크게 증가하였다. 모든 세제 용액에서 경도 0 ppm의 세척성이 가장 좋으며 경도가 높아질 수록 세척성은 떨어졌고, 표백제가 포함된 세제1로 250 ppm의 경수에서 세탁 시에는 오히려 물보다 세척성이 낮았다. 0 ppm 에서 50 ppm으로
세척 온도가 20℃에서 40℃로 상승 시 물만으로의 세척성은 약간 증가하는 경향을 보이나 효과적이지 못하였다. 물로 코코아 오구포를 세척하면 직물 표면에 오염포보다도 더 작으며 많은 입자가 분포되어있고 경수로 세척하였을 때에는 오구 상에 경수 성분이 흡착되어있는 것이 확인되었다. 코코아 분말도 물에서 경도가 높아지면 더 많은 경수 성분이 코코아와 결합되고, 특히 pH가 높아지면 결합되는
후)색소 오구의">색소오구의 제거에는 표백제의 효과가 크므로 코코아 오염포를 표백제만의 용액으로도 세탁하였는데, 0 ppm의 증류수를 제외하고 경수성분이 있으면 오염포보다도 K/S 값이 더 낮아 오히려 음의 세척 효과를 나타내었으며, 경도가 높아질수록 세탁포의 반사율이 더 낮아졌다.
세제용액에서는 물보다 세척성이 현저히 증가하였는데, 경도 0 ppm에서의 세척성이 가장 좋고 CIE a*, b* 값도 가장 낮았다. 하지만 경도가 증가하면 세척성이 크게 감소하였으며 특히 표백제만을 사용하였을 때는 경도 0 ppm의 연수에서
후)세척 온도가">세척온도가 40℃로 높아지면 모든 세제, 모든 경도에서 세척성이 크게 향상되었는데 경도가 낮을수록 표백제의 작용이 크게 향상 되어 표백제 포함세제와 표백제만의 용액의 세척성의 증가가 크며, 40℃의 0 ppm용액에서는 표백제만의 세척성도 매우 좋으나 경수 성분이 포함되고, 경도가 높아지면 세척성이 크게 감소하였다. 그러므로 0 ppm의 용액에서는 표백제의 효과가 뚜렷함을 알 수 있다.
세탁용액의 pH가 코코아 오구의 세척성에 미치는 영향을 매우 컸으나, 물만으로 세척 시에는 pH가 변화하여도 거의 세탁 효과를 기대할 수 없었다. 물에서 pH7은 세탁포도 오염포와 차이가 없었으며, pH 9, 11에서는 오히려 오염포보다 색이 더 진해지고 특히 경도가 높아지면 더욱 세척성은 나빠졌다.
후)경수 성분과">경수성분과 알칼리도가 높은 조건에서 이들의 반응이 커지며 결합이 촉진되어 오히려 세척성에 부정적인 영향이 커진 것으로 보인다. 이상에서 볼 때 코코아 오염포를 물 만으로 세탁하는 것은 세척효과를 기대할 수 없음을 알 수 있다.
후)물속의">물 속의 Ca+2 이온의 농도는 비례적으로 감소되지 않고 감소율이 저하되었는데 이는 세척성의 증가와 같은 경향이라 할 수 있다. 제올라이트를 첨가 시에도 물과 세제1 용액 모두 20℃ 보다 40℃에서 세척성이 향상되었으며, 물보다는 세제1 용액에서의 세척성이 더 크게 증가하였다. 이는 온도 증가 시 경수 성분의 활동성이 증가하여 제올라이트와의 이온교환 반응이 더 증가됨과 함께 세제 성분의 작용도 증가하기 때문으로 보여진다.
pH가 증가하면 용액 중 음하전이 커지므로 양이온인 Ca+2, Mg+2이온의 흡착이 많아졌다. 즉 경도가 높은 용수로 세탁하면 코코아와 결합하는 Ca+2, Mg+2이온의 영향이 커지며, 또한 pH가 높아질수록 더욱 금속이온과의 결합량이 많아지는 것이 확인되었다.
후)흡착되어 있는">흡착되어있는 것이 확인되었다. 코코아 분말도 물에서 경도가 높아지면 더 많은 경수 성분이 코코아와 결합되고, 특히 pH가 높아지면 결합되는 경수성분이 현저히 증가하였다.
후)코코아오구의">코코아 오구의 효과적인 제거를 위해서는 세탁 용수에 경수 성분이 없고, 온도 40℃에서 세제와 함께 표백제를 첨가하여 사용하는 것이 효과적이며, 표백제의 작용을 더 높이기 위해서는 세탁시간을 늘이는 방법도 효과적일 것으로 보인다.
후)시엔pH가">시엔 pH가 10으로 크게 높아짐으로써 경도가 저하되는 효과를 상쇄하고 오히려 색상이 더 진해지는 경향을 보인다. 하지만 세제1의 250 ppm 경수 용액에 제올라이트를 첨가하면 세척성은 향상되었는데, 이는 세제1의 250 ppm 경수 용액의 pH는 10.2로 여기에 제올라이트를 첨가하여도 pH는 변화되지 않고 경수 성분이 제거되어 세척성이 향상되었다. 경수용액에 제올라이트를
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
코코아 오구의 예상되는 세탁 특성은 어떠한가?
색소오구의 제거에 관한 연구로 Chung & Kim(2011)은 와인오염포를 세탁 시 경도와 알칼리도가 높아지면 색상이 진해짐을 보고한 것이 있을 뿐이다. 와인 오구 색소의 주성분도 안토시아닌이지만 와인오구는 수용성의 상태로 부착되어 있어 비교적 세척율이 높은 편이나, 코코아 오구는 물에 분산된 상태이며 색상이 진하여 얼룩이 묻으면 눈에 쉽게 드러나고 와인 얼룩보다는 제거가 어려울 것으로 예측된다. 지금은 가정에서 대부분 세탁기를 사용하여 세탁하므로 사소한 얼룩이 부착되어도 세탁을 하는 경우가 많다.
와인 오구 색소의 주성분은 무엇인가?
색소오구의 제거에 관한 연구로 Chung & Kim(2011)은 와인오염포를 세탁 시 경도와 알칼리도가 높아지면 색상이 진해짐을 보고한 것이 있을 뿐이다. 와인 오구 색소의 주성분도 안토시아닌이지만 와인오구는 수용성의 상태로 부착되어 있어 비교적 세척율이 높은 편이나, 코코아 오구는 물에 분산된 상태이며 색상이 진하여 얼룩이 묻으면 눈에 쉽게 드러나고 와인 얼룩보다는 제거가 어려울 것으로 예측된다. 지금은 가정에서 대부분 세탁기를 사용하여 세탁하므로 사소한 얼룩이 부착되어도 세탁을 하는 경우가 많다.
진한 색의 코코아오구가 오염되면 세탁할 경우가 많아질거라 생각하는 이유는 무엇인가?
와인 오구 색소의 주성분도 안토시아닌이지만 와인오구는 수용성의 상태로 부착되어 있어 비교적 세척율이 높은 편이나, 코코아 오구는 물에 분산된 상태이며 색상이 진하여 얼룩이 묻으면 눈에 쉽게 드러나고 와인 얼룩보다는 제거가 어려울 것으로 예측된다. 지금은 가정에서 대부분 세탁기를 사용하여 세탁하므로 사소한 얼룩이 부착되어도 세탁을 하는 경우가 많다. 그러므로 진한 색의 코코아오구가 오염되면 세탁을 할 경우가 많을 것이므로 여러 수용액의 세탁 조건에서 코코아 오구의 색상 변화 및 거동에 대한 연구가 필요하다.
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